Исследование спектров излучения импульсных квантовых каскадных лазеров терагерцового диапазона и их применение для спектроскопии гетероструктур на основе HgTe/CdTe с квантовыми ямами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.03, кандидат наук Ластовкин, Артём Анатольевич

• Ластовкин, Артём Анатольевич
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Ластовкин, Артём Анатольевич

Оглавление

Введение

Глава 1 Квантовые каскадные лазеры (обзор литературы)

1.1 Лазеры среднего инфракрасного диапазона

1.1.1 Перестройка частоты ККЛ

1.1.2 Спектральные особенности ККЛ

1.2 Лазеры терагерцового диапазона

1.2.1 Волноводы и резонаторы для ТГц ККЛ

1.3 Технологии улучшения характеристик ТГц ККЛ

1.3.1 Методы увеличения рабочей температуры ТГц ККЛ

1.3.2 Увеличение мощности ТГц ККЛ

Глава 2 Спектральные исследования ККЛ ТГц диапазона

2.1 Исследуемые лазеры

2.2 Методика измерений характеристик ККЛ

2.2.1 Вольт-амперные характеристики ТГц ККЛ

2.2.2 Методика измерений токовых зависимостей интенсивности излучения ККЛ

2.2.3 Спектральные характеристики излучения ККЛ

2.3 Экспериментальные результаты и их обсуждение

2.3.1 Вольт-амперные характеристики

2.3.2 Исследование зависимостей интенсивности излучения ККЛ оттока

2.3.3 Осциллограммы импульсов излучения ККЛ

2.3.4 Спектры излучения ККЛ

Глава 3 Спектральные исследования ТГц ККЛ с высоким спектральным разрешением

3.1 Методика измерений спектров ККЛ с высоким разрешением

3.2 Результаты и обсуждение

3.2.1 ВАХ и излучательные характеристики

3.2.2 Спектры излучения ККЛ с высоким разрешением

3.2.3 Исследование перестройки частоты ККЛ за время импульса генерации

3.2.4 Увеличение частоты ККЛ при нарастании мощности излучения

3.2.5 Перестройка частоты ККЛ в течение импульса излучения большой длительности

Глава 4 Терагерцовая спектроскопия полупроводниковых узкозонных гетероструктур на основе соединения ЩСс1Те с использованием ТГц ККЛ

4.1 Полупроводниковые узкозонные гетероструктуры на основе соединения ^СёТе (обзор литературы)

4.2 Методика исследования циклотронного резонанса двумерных носителей заряда в полупроводниковых гетероструктур с использованием ТГцККЛ

4.3 Методика исследования циклотронного резонанса двумерных носителей заряда в полупроводниковых структур с использованием фурье-спектромметра

4.4 Методы исследования эффекта Холла и осцилляций Шубникова - де Гааза

4.5 Метод расчёта зонной структуры КЯ и уровней Ландау

4.6 Исследуемые образцы

4.7 Исследование ЦР в гетероструюурах с КЯ HgTe/CdHgTe(013) в классических магнитных полях

4.8 Спиновое расщепление Рашбы

4.9 Терагерцовая спектроскопия узкозонных гетероструктур на основе HgTe/CdTe(013) с КЯ в квантующих магнитных полях

Заключение

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование спектров излучения импульсных квантовых каскадных лазеров терагерцового диапазона и их применение для спектроскопии гетероструктур на основе HgTe/CdTe с квантовыми ямами»

Введение

С развитием технологий квантовой инженерии стало возможным создание квантовых каскадных лазеров (KKJI) в терагерцовом (ТГц) диапазоне частот. При этом такие свойства лазеров, как когерентность излучения, компактность, возможность проектирование лазера заданной частоты, возможность перестройки частоты лазера температурой, током, внешними резонаторами и др., или, наоборот, возможность стабилизации частоты лазера, а также токовая накачка лазеров, определили востребованность таких источников в различных приложениях, в частности терагерцовой спектроскопии. При этом для терагерцовой спектроскопии остаются актуальными задачи управления частотой излучения KKJ1 за счёт изменения их рабочих температур. Исследования процессов разогрева лазерной структуры позволяют контролировать перестройку частоты лазеров, что может быть использовано в приборах селективного обнаружения примесей разнообразных веществ. Также значительный исследовательский интерес представляет применение KKJ1 в ТГц спектроскопии узкозонных полупроводниковых наноструктур, например, гетероструктур с квантовыми ямами (КЯ) CdHgTe (KPT структуры), на основе которых могут быть созданы новые источники и приёмники излучения терагерцового диапазона. В таких структурах даже небольшое варьирование составов ям, барьерных слоёв и толщин КЯ приводит к значительным изменениям зонной структуры. Мощным инструментом исследования зонной структуры полупроводников является метод циклотронного резонанса (ЦР) двумерных (2D) носителей заряда, позволяющий провести исследования, востребованные при создании на основе КРТ структур лазеров и приемников терагерцового диапазона.

Рабочая температура оказывает существенное влияние на спектр излучения KKJI ТГц диапазона. Однако в опубликованных до настоящего времени работах (см., например [1], [2], [3]) перестройка частоты ТГц ККЛ при изменении рабочей температуры исследовалась только в узком

интервале значений последней. Всего при нескольких значениях температуры были получены спектры излучения ККЛ в работах [4] и [5]. Исследования перестройки частоты ТГц ККЛ в течение импульса генерации ограничены лишь одной работой [3], где методом гетеродинирования исследована перестройка частоты излучения импульсного ККЛ в течение импульса относительно частоты излучения другого непрерывного ТГц ККЛ (гетеродина).

В настоящее время наблюдается возрождение интереса к узкозонным гетероструктурам с квантовыми ямами на основе НдТе/СсГГе, которые обладают целым рядом уникальных свойств. Большая часть исследований таких структур посвящена изучению электронного транспорта. В работе [6] был исследован квантовый спиновый эффект Холла в образцах с инвертированной зонной структурой. В работах [7], [8] представлены результаты исследований осцилляций Шубникова - де Гааза образцов с ассиметричным профилем легирования. Обнаружено гигантское (до 30 мэВ) спиновое расщепление Рашбы. Эффективным методом изучения энергетического спектра узкозонных материалов является исследование циклотронного резонанса и межзонного магнитопоглощения в квантующих магнитных полях. В гетероструктурах ^Те/Сс1^Те такие исследования были начаты в работах [9], [10], [11], [12] и до начала настоящей диссертационной работы были выполнены лишь на нескольких образцах с инвертированным зонным спектром.

Целями диссертационной работы являлись исследование спектральных характеристик импульсных квантовых каскадных лазеров терагерцового диапазона, развитие методики использования квантовых каскадных лазеров для терагерцовой спектроскопии полупроводниковых наноструктур и выявление особенностей зонного спектра узкозонных гетероструктур на основе НдТе/С(1Те с квантовыми ямами, что включало в себя решение следующих задач:

1. Детальное изучение спектральных характеристик ККЛ терагерцового диапазона с дизайном активной области «резонансное испускание оптического фонона», размещённых в двойном металлическом полосковом волноводе, определение модового состава генерации и его изменения с температурой, рабочим током, временем в течение импульса генерации.

2. Определение методом фурье-спектроскопии высокого разрешения диапазона перестройки частоты моды генерации при изменении температуры, в том числе за счет разогрева в течение импульса генерации.

3. Развитие методики использования импульсных квантовых каскадных лазеров терагерцового диапазона для магнитооптических исследований полупроводниковых наноструктур.

4. Исследование ЦР 20 электронов в гетероструктурах на основе Б^Те/СсГГе в классических магнитных полях и определение зависимости циклотронной массы от концентрации электронов и ширины ямы.

5. Исследование ЦР и межзонных оптических переходов в гетероструктурах на основе НдТе/СёТе в квантующих магнитных полях.

Научная новизна:

1. Впервые продемонстрирована «перекачка» интенсивности излучения ТГц ККЛ в более высокочастотные моды с увеличением температуры, в том числе при разогреве активной области лазера в течение импульса генерации.

2. В широком температурном диапазоне (8-86 К) измерена перестройка частоты моды генерации ТГц ККЛ.

3. В гетероструктурах ЩТе/Сс1Н§Те с инвертированной зонной структурой экспериментально продемонстрировано возрастание циклотронной массы электронов при увеличении ширины КЯ.

4. В квантовых ямах HgTe/CdHgTe обнаружено гигантское расщепление линии ЦР электронов (Amc/mc ~ 0.12), связанное со спиновым расщеплением Рашбы.

5. В гетероструктурах на основе HgTe/CdTe с квантовыми ямами с нормальной зонной структурой впервые измерены спектры ЦР электронов в квантующих магнитных полях и обнаружены переходы с трех нижних уровней Ландау.

6. Показано, что в образцах HgTe/CdHgTe п-типа с инвертированной зонной структурой ЦР дырок может наблюдаться и в отсутствие перекрытия зон.

Практическая и теоретическая значимость работы:

Продемонстрированный в работе эффект перестройки частоты моды генерации ТГц ККЛ в течение импульса может быть использован для создания на основе этих приборов газовых детекторов реального времени. Результаты исследований спектральных характеристик импульсных ТГц ККЛ были использованы в работе при создании спектрометра ТГц диапазона для исследования ЦР двумерных носителей заряда в квантовых ямах HgCdTe. Этот спектрометр уже используется для магнитооптических исследований других узкозонных систем (см., например, [13]). Теоретическая значимость работы заключается в получении нового знания об энергетическом спектре гетероструктурах с КЯ на основе HgTe/CdTe. Полученные в диссертации результаты исследований этих структур могут быть использованы при создании новых оптоэлектронных приборов терагерцового диапазона.

Методы исследования:

Исследование спектральных характеристик импульсных ККЛ (модовый состав излучения) проводилось методом фурье-спектроскопии с использованием прибора, работающего в режиме пошагового сканирования. Для регистрации импульсных сигналов использовался метод

стробоскопического преобразования с последующим накоплением для улучшения отношения сигнал/шум. Перестройка частоты моды генерации ККЛ исследовалась с использованием фурье-спектрометра быстрого сканирования высокого (до 0.007 см"1) разрешения. Узкозонные гетероструктуры с КЯ на основе Н§Те/Сс1Те исследовались транспортными методами (эффект Холла и осцилляции Шубникова — де Гааза) и методами абсорбционной спектроскопии. Спектры ЦР исследовались как с использованием монохроматических источников излучения (ККЛ, лампы обратной волны) с разверткой магнитного поля до 5.5 Тл, так с использованием фурье-спектрометра в постоянных магнитных полях. В импульсных магнитных полях до 45 Тл спектры магнитопоглощения (ЦР электронов и дырок, межзонные переходы) исследовались с использованием ККЛ среднего ИК диапазона (длина волны излучения 11,4 и 14,8 мкм).

Основные положения, выносимые на защиту:

1) В спектрах излучения импульсного квантового каскадного лазера терагерцового диапазона наблюдается «перекачка» интенсивности излучения в более высокочастотные моды с увеличением температуры, а также в течение импульса излучения, что связано с разогревом активной области лазера.

2) Повышение рабочей температуры (от 8 до 86 К) квантового каскадного лазера терагерцового диапазона приводит к изменению частоты генерации, достигающей 5 ГГц.

3) В квантовых ямах ^Те/Сс1^Те с инвертированной зонной структурой эффективная масса в зоне проводимости возрастает с увеличением ширины квантовой ямы в отличие от ям с нормальной зонной структурой.

4) В ассиметричных (с односторонним селективным легированием барьеров) квантовых ямах НдТе/Сс1Н§Те с инвертированной зонной структурой наблюдается сильное расщепление линии циклотронного

резонанса электронов, связанное со спиновым расщеплением Рашбы (ДиТс/гЛс -0.12 при Дя = 30 мэВ).

5) Пересечение нижнего уровня Ландау электронов и верхнего уровня Ландау дырок в квантовых ямах HgTe/CdHgTe с инвертированной зонной структурой позволяет одновременно наблюдать линии циклотронного резонанса электронов и дырок.

Степень достоверности и апробация результатов исследования

Достоверность результатов исследований, представленных в диссертации, обеспечивается применением апробированных в ИФМ РАН и в других исследовательских центрах методик. Результаты экспериментальных исследований приводятся в сопоставлении с теоретическими расчетами, а также с другими данными, представленными в литературе. Результаты диссертации докладывались и обсуждались на XIII-XVIÍ Международных симпозиумах «Нанофизика и наноэлектроника» (Нижний Новгород 20092013 гг.); IX, X Российских конференциях по физике полупроводников (Новосибирск-Томск 2009, Нижний Новгород 2011); Международном форуме по нанотехнологиям «Rusnanotech' 10» (Москва 2010); 4 Всероссийской конференции молодых ученых «Микро- и нанотехнологии и их применение» (Черноголовка 2010); VII, VIII Всероссийских семинарах по радиофизике миллиметровых и субмиллиметровых волн (Нижний Новгород 2009, 2011); XIV научной конференции по радиофизике, посвященной 80-й годовщине со дня рождения Ю.Н. Бабанова (Нижний Новгород 2010); Международной конференции XIV Харитоновские тематические научные чтения «Мощная импульсная электрофизика» (Саров 2012); Международной конференции «Terahertz and Microwave radiation: Generation, Detection and Applications» (Москва 2012); Международной конференции «International Conference on Superlattices, Nanostructures, and Nanodevices» (Дрезден 2012); Форуме молодых учёных (Нижний Новгород 2013); а также на семинарах Института физики микроструктур РАН. Результаты по теме диссертации

опубликованы в 28 печатных работах, в том числе в 8 статьях в реферируемых научных журналах и в сборниках тезисов докладов и трудов конференций и симпозиумов (20 публикаций). Все вышеперечисленное в совокупности свидетельствует о достоверности полученных результатов и сделанных на их основании выводов.

Глава 1 Квантовые каскадные лазеры (обзор литературы)

В 1971 году Казаринов и Сурис предложили метод генерации электромагнитного излучения при токовой накачке при переходах электронов между подзонами размерного квантования в многопериодных (или многокаскадных) гетероструктурах с квантовыми ямами, которые могут быть получены последовательным эпитаксиальным выращиванием тонких полупроводниковых слоев различного состава [14]. Идея создания межподзонных лазеров основывалась на генерации фотонов с энергией ниже продольного оптического (ЬО) фонона (в ваАв Ею = 36 шеУ) [15],[16]. При низкой температуре, электрон, находящийся на верхнем рабочем уровне, обладает недостаточной энергией для испускания оптического фонона и безызлучательного перехода на нижний рабочий уровень, за счет этого достигается большее времени жизни на верхнем рабочем уровне (куда электроны поступают за счет туннелирования из предыдущего каскада), что облегчает задачу создания инверсной населенности. Первые эксперименты по осуществлению межподзонной эмиссии в 1988 году продемонстрировали возможность генерации излучения в терагерцовом диапазоне, эксперименты проводились на структуре со сверхрешеткой СаАз/АЮаАз [17]. В 1994 г. был создан первый лазер среднего ИК диапазона, работающий на межподзонных переходах при токовой накачке [18], получивший название квантового каскадного лазера (ККЛ). ККЛ представляет собой помещенную в волновод многослойную гетероструктуру, поперек которой пропускается электрический ток (т.е. нормально к слоям). Структура состоит из чередующихся активных областей, в которых происходит излучение фотонов, и инжекционных областей, через которые носители движутся до следующей активной области. Лазеры обычно изготавливаются в виде полоска шириной от десяти до нескольких сот микрон и длиной до нескольких миллиметров. Традиционным способом изготовления зеркал

является скалывание (по выделенным кристаллографическим направлениям) лазерного полоска перпендикулярно его оси.

В настоящее время ККЛ работают в широком диапазоне длин волн — в среднем ИК (2-28) мкм и в дальнем ИК (60-300 мкм или 1-5 ТГц) диапазонах [19]. К терагерцовым принято относить ККЛ, работающие в области более длинных волн по сравнению с полосой остаточных лучей в ваАв -материале, на основе которого изготовлены все известные ККЛ этого диапазона, т.е. при X > 60 мкм (/< 5 ТГц).

1.1 Лазеры среднего инфракрасного диапазона

Развитие ККЛ началось с освоения среднего ИК диапазонов, а первый работающий ККЛ терагерцового диапазона был создан лишь спустя 8 лет после первой демонстрации ККЛ, работающего в среднем ИК диапазоне. В первых ККЛ использовалась активная среда из трех квантовых ям [18]. В этой конструкции инверсия населенностей поддерживалась комбинацией двух факторов: опустошением нижнего рабочего уровня за счет резонансного испускания оптического фонона с переходом на уровень инжектора и туннелированием электронов из инжектора на верхний рабочий уровень. Однако гибкость квантового конструирования межподзонных переходов делает возможным конструирования большого количества разнообразных активных областей. В литературе встречается описание различных структур ККЛ. На Рис. 1 показаны активные области некоторые из них:

Одна квантовая яма с инверсией населенности, основанной на подавлении безызлучательного рассеяния с верхнего рабочего уровня за счет брэгговского отражения на специально сформированной решетке в области инжектора см. Рис. 1а [20].

Две квантовые ямы с инверсией населенности, основанной на быстрой накачке верхнего рабочего уровня носителями за счет туннелирования с инжекторного уровня предыдущего каскада и быстром резонансном испускании оптического фонона с нижнего рабочего уровня на уровень, служащего инжектором для последующего каскада см. Рис. 16 (см., например, [21]).

Туннельный переход сквозь барьер с испусканием фотона с инверсией населенности, основанной исключительно на туннелировании см. Рис. 1в,г [22].

Переходы между подзонами в сверхрешетке. Рабочемум переходу соответствует переход между нижним уровнем верхней «минизоны» и верхним уровнем нижний «минизоны». Инверсия населенности здесь реализуется за счет быстрой откачки носителей заряда с нижнего рабочего состояния нанижлежащие состояния «минизоны». см. Рис. 1д [23].

Сверхрешетка связанных ям с постепенно изменяющимся периодом («сЫгрес! БЬ») («линейно наклоненная» без приложенного поля за счет соответствующего подбора концентраций и толщин квантовых ям). В сверхрешетках с постоянным периодом отдельные уровни в квантовых ямах из-за туннелирования сливаются в минизоны. При приложении внешнего электрического поля эти уровни расходятся по энергии, и минизоны разрушаются. Для компенсации внешнего электрического поля используется сверхрешетка с постепенно изменяющимся периодом, в результате чего на зонной диаграмме структуры уровни энергии в отдельных квантовых ямах при приложении постоянного электрического поля сходятся на одну горизонтальную линию см. Рис. 1е, т.е. возникает минизона (см., например, [24]).

Сверхрешетка связанных ям с дизайном «ЬоипсНо-сопШиит», в котором для излучения фотонов используются переходы из связанного состояния в свободные. Лазер является фактически двухуровневым с чередование двух типов слоев. Верхнее состояние, с которого осуществляется переход электрона с излучением фотона, является хорошо локализованным в квантовой яме. Нижние состояния электронов сливаются в минизону, что обеспечивает быстрый их отток из области излучения, что необходимо для создания инверсной населенности. Время испускания фотона очень мало (около 100 фс), чтобы «забить» паразитный нерадиационный переход с испусканием оптического фонона см. Рис. 1ж [25], [26].

в

3QW

- Optical phonon resonance

- tunneling

2QW

Л П П flfli

- Optical phonon resonance Superiattice 5

lllllllllllll

UUUUUUU

- Phase space

1QW

Л r

u

- tunneling ♦ non-parabolicity

Chirped superlattice

Diagonal

г

1 J

Jh ГП

Ml - ut

- Phase space

Tunneling

Y

Boun d-to-oo nti nuum injeclorless

Ж

Рис. 1. Различные активные области, описанные в литературе. Основанные па: а - одной квантовой яме, б - двух квантовых ямах, в - трех квантовых ямах, г - туннельном переходе сквозь барьер с испусканием фотона, д - легированной сверхрешетке, е - сверхрсшстка с постепенно изменяющимся периодом, ж - сверхрсшстка связанных ям с дизайном «ЬошнМо-сопНпиит».

> ф

t4).28

§Ъ.26

ш0.24 0.22 h

-60 -40 -20 Position [nm]

0 -60 -40 -20 Position [nm]

0

Рис. 2. Энергетическая диаграмма зоны проводимости 3,2 ТГц KKJL Цветные кривые - квадраты волновых функций электронов, жирные красные и чёрные кривые соответствуют уровням лазерного перехода, красные стрелки указывают направление перехода в реальном пространстве, (а) -диагональность лазерного перехода (дизайна) 0%, (Ь) - диагональное! ь лазерного перехода (дизайна) 70 %. [27].

В литературе принято различать дизайны ККЛ по степени «диагональности» излучательных переходов. Дизайн лазеров, в которых испускание фотонов происходит при переходе электронов между энергетическими уровнями, относящимся к одной КЯ, называется вертикальным (Рис. 2а). Если энергетические уровни относятся к разным КЯ, то такой дизайн ККЛ называется диагональным (Рис. 2Ь). Сила осциллятора рабочего перехода, нормированная на силу осциллятора перехода, соответствующего вертикальному дизайну, описывает степень

диагональности [27]. Отношение f°scj'vert = 1 соответствует дизайну с 0%

/ Jose

степенью

диагонализации. А ^?0SC/fVert = 0,7 — дизайну с 30% степенью

/ Jose

диагонализации.

За исключением приборов с активными областями из одной квантовой ямы, ККЛ на основе всех остальных описанных выше структур работали вплоть до комнатной температуры в среднем ИК диапазоне. Активные среды,

основанные на двух - трех квантовых ямах и сверхрешетке, получили дальнейшее развитие.

1.1.1 Перестройка частоты ККЛ

Традиционным способом изготовления резонатора является формирование зеркал на сколах по выделенным кристаллографическим направлениям (обычно [110]). При этом лазер излучает на продольных модах

771С

резонатора Фабри-Перо: / =-, где т - номер моды, ncjj - эффективный

2HcffL

показатель преломления, L - длина резонатора. ККЛ с резонаторами Фабри-Перо способны выдавать сравнительно большие мощности излучения, но обычно в многомодовом режиме. Такой многомодовый режим работы лазеров не удобен в ряде прикладных задач, например, в задачах газовой спектроскопии, в которых более востребованным является одномодовой режим излучения. Для таких задач было предложено использовать систему с распределённой обратной связью (РОС), основная идея которой заключается в формировании на поверхности волновода диэлектрических брэгговских зеркал - решетки, соответствующего периода. При этом частота излучения

I 71 I • ai

лазера определяется соотношением для волнового числа к. = —Щ + l—, где

Яд 2

71! амплитуда модуляции реальной части эффективного показателя преломления (neff), что является проявлением периодичности встроенной решетки; ах -амплитуда модуляции коэффициента поглощения; длина волны

_ 2llcffA r^m

лв —-, А - период решётки, т0 - целое число или степень решетки [2б].

т о

Подбирая параметры решётки, можно достичь условий распространения заданной моды волновода. Первый ККЛ с РОС был реализован группой сотрудников из исследовательского центра Bell Labs (Ныо-Джерси, США) в 1997 году [29]. В их работе опубликованы результаты исследований ККЛ, излучающих на длинах волн 5,4 и 8,5 мкм. На Рис. 3 представлен снимок ККЛ, выполненный сканирующим электронным микроскопом, из работы

[29]. На снимке отчетливо видна решётка, протравленная на поверхности лазера.

5 рт

Рис. 3. Снимок ККЛ сканирующем электронным микроскопом [29].

Рис. 4. Экспериментальная установка из работы [36] для спектральных исследований ККЛ, помещённого во внешний перестраиваемый оптический резонатор.

Частоту ККЛ можно перестраивать за счет изменения температуры лазерной структуры. Основная причина перестройки - изменение эффективного показателя преломления лазерной структуры. Типичные значения коэффициента перестройки частоты для лазеров ИК диапазона с РОС порядка 0,1 см"1К"'[29],[30], [31], [32]; при этом диапазон перестройки частоты составляет -10-20 см"1 [33], и ограничен верхней рабочей температурой лазера порядка сотен кельвин. Например, в работе [34]

19

температурная перестройка в непрерывном режиме генерации лазера 9 мкм на 14,2 см"1 была достигнута при нагреве до температуры 423 К. Однако при таком нагреве мощность генерации лазера падала ниже уровня 1 мВт.

Частоту лазеров можно изменять за счет изменения приложенного напряжения и, соответственно, тока, протекающего через структуру, но в более узком диапазоне. Таким способом не удаются сильно разогреть структуру из-за узкого диапазона напряжений, при котором осуществляется согласование рабочих энергетических уровней между каскадами лазера. Типичная перестройка лазера в этом случае составляет -2-3 см"1 (см., например, [33]).

Диапазон перестройки лазеров можно расширить, используя внешний резонатор. При этом необходимо минимизировать отражение от торцов лазерной структуры, тем самым предотвратить формирование резонатора на сколах лазерной структуры. Для этого используют многослойное антибликовое покрытие торцов лазера [35]. Такой подход приводит к добавлению технически сложных оптических компонентов в схему лазера: линз, дифракционной решетки, механических приводов и т.д. (см. Рис. 4). Однако такие «ухищрения» дают возможность перестраивать KKJI в широком диапазоне частот в пределах полосы усиления, вращая дифракционную решетку внешнего резонатора (решёточная перестройка). Первая работа, посвященная KKJ1 с внешним резонатором была опубликована группой исследователей G. P. Luo, С. Peng, Н. Q. Le, S. S. Pei и др. в 2001 году [36]. В работе наблюдали перестройку частоты лазера в импульсном режиме, которая достигала 32 см"1 при температуре 80 К. Однако при нагреве лазера до 230 К, область перестройки частоты лазера сужалась и составляла 5 см"1. Годом позже появилась работа, в которой авторы наблюдали при комнатной температуре перестройку частоты лазера на 7,6 см"1 [37]. Следует отметить последующую работу «пионеров» в этой

области G. P. Luo, С. Peng, H. Q. Le, S. S. Pei и др., опубликованную также в 2002 году [38]. В работе приводятся данные о достижении диапазона перестройки лазера в 54 см"1 при температуре 84 К и одномодовом режиме

I

генерации. Наиболее значительных результатов им удалось добиться при сочетании двух методов: перестройки за счет температуры лазерной структуры и решёточной перестройки. Таким способом удалось добиться диапазона перестройки 91 см"1 [39].

В дальнейшем было предложено использовать лазеры с дизайном активной области «bound-to-continuum». Такой дизайн даёт возможность изготавливать KKJ1 с большими коэффициентами усиления в более широкой области частот. В 2007 году была представлена работа, в которой авторам удалось добиться перестройки KKJI, работающего в непрерывном режиме, на 120 см"1, при этом частота лазера изменялась от 7,96 до 8,84 мкм [35]. Сочетая в активной области лазера две различные каскадные структуры, усиление в которых приходится на разные области частот, удаётся добиться лучших параметров перестройки. В работе [40] сообщалось о перестройки лазера в импульсном режиме на 290 см"1 (8,2-10,4 мкм). В работе [41] перестройка лазера, но уже в непрерывном режиме, составила 200 см"1 (8,29,3 мкм). Лучшие результаты были получены при сочетании в ККЛ пяти различных каскадных структур в 2009 году [42]. Авторы работы наблюдали перестройку частоты лазера, работающего в импульсном режиме, в широкой области 430 см"1 (7,6-11,4 мкм).

1.1.2 Спектральные особенности ККЛ

Разрешающая способность прецизионных газовых детекторов и спектрометров зависит от параметров применяемых генераторов. В таких системах регистрируется резонансное поглощение излучения газовыми средами. Поэтому важным параметром генераторов является ширина спектральной линии.

«Естественная» ширина спектральной линии ККЛ (ширина линии при идеальных условиях: отсутствие шумов источников тока; отсутствие температурного дрейфа параметров лазерной структуры, резонаторов, питания лазера и т.д.) может быть оценена в несколько герц [43]. В литературе описаны различные методики измерения ширины линии излучения ККЛ. Супергетеродинный метод заключается в спектральном анализе, регистрируемой разностной частоты между частотами излучения ККЛ и эталонного высокостабильного генератора, в качестве которого применяют обычно газовый лазер. Разрешающая способность такого метода, ограничивается стабильностью эталонных генераторов, а также стабильностью источников питания. Для СО-лазеров (5,2 мкм, линии Р(18)7.б, Р(12)8_7, Р(19)7_<,) типичная стабильность частоты ~1 МГц в течение 1 с, 10 МГц в течение 10 мин [44]. Для СОг-лазеров стабильность частота линии 9,2 мкм (911(48)) того же порядка и составляет менее 1 МГц/с [45]. При этом для достижения уровня биений частоты менее 1 МГц стабильность

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ластовкин, Артём Анатольевич, 2014 год

Список литературы

1. Betz A.L., Boreiko R.T., Williams B.S., Kumar S., Hu Q., and Reno J.L. Frequency and phase-lock control of a 3 THz quantum cascade laser // Optics Letters. 2005. No. 30. P. 1837.

2. Rabanus D., Graf U.U., Philipp M., Ricken O., Stutzki J., Vowinkel B., Wiedner M.C., Walthe C., Fischer M., and Faist J. Phase locking of a 1.5 terahertz quantum cascade laser and use as a local oscillator in heterodyne HEB receiver// Optics Express. 2009. No. 17. P. 1159.

3. Hensley J.M., Montoya J., Xu J., Mahler L., Tredicucci A., Beere H.E., and Ritchie D.A. Spectral behavior of a terahertz quantum-cascade laser // Optics express. October 2009. Vol. 22. No. 17. P. 20476.

4. Kumar S., Hu Q., and Reno J.L. 186 K operation of terahertz quantum-cascade lasers based on a diagonal design // APPLIED PHYSICS LETTERS. 2009. No. 9. P. 131105.

5. Fathololoumi S., Dupont E., Chan C.W.I., Wasilewski Z.R., Laframboise S.R., Ban D., Matyas A., Jirauschek C., Hu Q., and Liu H.C. Terahertz quantum cadcade lasers operating up to -200 K whith optimized oscillator strength and improved injection tunneling // Optics express. February 2012. Vol. 4. No. 20. P. 3866.

6. Konig M., Wiedmann S., and Brune C. Quantum Spin Hall Insulator State in HgTe Quantum Wells // Science. 2007. Vol. 5851. No. 318. pp. 766770.

7. Zhang H.C., Preuffer-Jeschke A., and Ortner K. Rashba splitting in n-type modulation-doped HgTe quantum wells with an inverted band structure // Phys. Rev. B. 2001. Vol. 24. No. 63. P. 245305.

8. Gui Y.S., Becker C.K., and Dai N. Giant spin-orbit splitting in a HgTe quantum well // Phys. Rev. B. 2004. No. 70. P. 115328.

9. Meyer J.R., Wagner R.J., Bartoli F.J., Hoffman C.A., Dobrowolska M., Wojtowicz Т., Furdyna J.K., and Ram-Mohan L.R. Magneto-optical properties of HgTe-CdTe superlattices // Phys. Rev. B. 1990. Vol. 42. No. 14. P. 9050.

10. Schultz M., Merkt U., and Sonntag A. Crossing of conduction- and valence-subband Landau levels in an inverted HgTe/CdTe quantum well // Phys. Rev. B. 1998. Vol. 23. No. 57. pp. 14772-14775.

11. Schultz M„ Heinrichs F„ Merkt U„ Colin Т., Skauli Т., and Lovold S. Rashba spin splitting in a gated HgTe quantum well // Semicond. Sci. Technol. 1996. No. 11. pp. 1168-1172.

12. Квон З.Д., Олыианецкий Е.Б., Михайлов H.H., Козлов Д.А. Двумерные электронные системы в квантовых ямах на основе HgTe // ФНТ. 2009. Т. 35. С. 10-20.

13. Иконников А.В., Жолудев М.С., Гавриленко В.И., Михайлов Н.Н., Дворецкий С.А. Магнитопоглощение в узкозонных эпитаксиальных слоях HgCdTe в терагерцовом диапазоне // ФТП. 2013. № 47. С. 12.

14. Kazarinov R.F., Suris R.A. Possibility of the amplification of electromagnetic waves in a semiconductor with a superlattice. // Sov. Phys. Semiconductors. 1971. No. 5. pp. 707-709.

15. Hu Q., Freng S. Feasibility of far-infrared lasers using multiple semiconductor quantum wells. //Appl. Phys. Lett. 1991. No. 59. pp. 29232925.

16. Borenstain S.I., Katz J. Ealuation of the feasibility of a far-infrared laser based on intersubband transitions in GaAs quantum wells. // Appl. Phys. Lett. 1989. No. 55. pp. 654-656.

17. Helm M., Colas E., England P., DeRosa F., and Allen Jr S.J. Observation of grating-induced intersubband emission from GaAs/AlGaAs superlattices. //Appl. Phys. Lett. 1988. No. 53. pp. 1714-1716.

18. Faist J., Capasso F., Sivco D.L., and Sirtori C. Quantum Cascade Laser // Science. 1994. No. 264. pp. 553-556.

19. Renk K.F. Basics of Laser Physics: For Students of Science and Engineering, Graduate Texts in Physics.. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2012.

20. Faist J., Capasso F., Sirtori C., Sivco D., and Hu A. Quantum cascade lasers without intersubband population inversion // Phys. Rev. Lett. 1996. No. 76. pp. 411^14.

21. Faist J., Capasso F., Sirtori C., Sivco D., and Hu A. Vertical transition quantum cascade laser with Bragg confined excited state // Appl. Phys. Lett. 1995. No. 66. pp. 538-540.

22. Faist J., Capasso F„ Sirtori C., Sivco D., and Hut A. Mid-infrared (8.5 urn) semiconductor lasers operating at room temperature // Nature. 1997. No. 387. pp. 777-782.

23. Scamarcio G., Capasso F., Sirtori C., and Faist J. High-power infrared (8-micrometer wavelength) superlattice lasers // Science. 1997. No. 276. pp. 773-776.

24. Tredicucci A., Capasso F., Gmachl C., and Sivco D. High performance interminiband quantum cascade lasers with graded superlattices // Appl. Phys. Lett. 1998. No. 73. pp. 2101-2103.

25. Faist J., Hofstetter D., Beck M., and Aellen T. Bound-to-continuum and two-phonon resonance, quantum-cascade lasers for high duty cycle, high-temperature operation // IEEE Journal of Quantum Electronics. 2002. No. 38.

26. Faist J., Beck M., Aellen T., and Gini E. Quantum-cascade lasers based on a bound-to-continuum transition // Applied physics letters. 2001. No. 78.

27. Matyas A., Belkin M., Lugli P., and Jirauschek C. Temperature performace analysis of terahertz quantum cascade lasers: Vertical versus diagonal

designs I I Appl. Phys. Lett. 2010. No. 96. P. 201110.

28. Kogelnik H., Shank C.V. Coupled-Wave Theory of Distributed Feedback Lasers //J. Appl. Phys. 1972. Vol. 5. No. 43. P. 2327.

29. Faist J., Gmachl C., Capasso F., Sirtori C., Sivco D.L., Baillargeon J.N., and Cho A.Y. Distributed feedback quantum cascade lasers // Appl. Phys. Lett. 1997. No. 70.

30. Hofstetter D., Faist J., and Beck M. Surface-emitting 10.1 mkm quantum-cascade distributed feedback lasers // Applied physics letters. 1999. No. 75.

31. Hofstetter D., Beck M., Aellen T., and Faist J. Hight-temperature operation of distributed feedback quantum-cascade lasers at 5.3 mkm // Applied physics letters. 2001. No. 78.

32. Yu J.S., Slivken S., Darvish S.R., Evans A., Gokden B„ and Razeghi M. High-power, room-temperature, and continuous-wave operation of distributed-feedback quantum-cascade lasers at 4.8 mkm // Applied physics letters. 2005. Vol. 87. P. 041104.

33. Hugi A., Maulini R., and Faist J. External cavity quantum cascade laser // Semiconductor Science and Technology. 2010. No. 25. P. 083001.

34. Wittmann A., Bonetti Y., Fischer M., Faist J., Blaser S., and Gini E. Distributed-feedback quantum-cascade lasers at 9 mkm operating in continuous wave up to 423 K. // IEEE Photonics technology letters. 2009. Vol. 12. No. 21.

35. Mohan A., Wittmann A., Hugi A., Blaser S., Giovannini M., and Faist J. Room-temperature continuous-wave operation of an external-cavity quantum cascade laser// Optics letters. 2007. No. 32.

36. Luo G.P., Peng C., Le H.Q., Pei S.S., and Hwang W.Y. Grating-tuned external-cavity quantum-cascade semiconductor lasers // Applied Physics Letters. 2001. No. 78. P. 2834.

37. Totschnig G., Winter F., Pustogov V., Faist J., and Muller A. Mid-infrared

external-cavity quantum cascade laser// Opt. Lett. 2002. No. 27. pp. 178890.

38. Luo G.P., Peng C., Lee H.Q., Pei S.S., Lee H., Hwang W.Y., Ishaug B., and Zheng J. Broadly wavelength-tunable external cavity mid-infrared quantum cascade lasers // IEEE J. Quantum Electron. 2002. No. 38. P. 486.

39. Luo G.P., Peng C., and Le H.Q. Broadband, Continuous, and Fine-Tune Properties of External-Cavity Thermoelectric-Stabilized Mid-infrared Quantum-Cascade Lasers // Appl. Phys. Lett. 2003. No. 42. P. 4877.

40. Maulini R., Mohan A., Giovannini M., Faist J., and Gini E. External cavity quantum-cascade laser tunable from 8.2 to 10.4 pm using a gain element with a heterogeneous cascade // Appl. phys. lett. 2006. No. 88. pp. 20 111 31-3.

41. Wittmann A., Hugi A., Gine E., Hoyler N., and Faist J. Heterogeneous high-performance quantum-cascade laser sources for broad-band tuning // IEEE J. Quantum Electron. 2008. No. 44. P. 1083.

42. Hugi A., Terazzi R., Bonetti Y., Wittmann A., Fischer M„ Beck M., Faist J., and Gini E. External cavity quantum cascade laser tunable from 7.6 to 11.4 jim // Appl. Phys. Lett. 2009. No. 95. P. 061103.

43. Taubman M.S., Myers T.L., Cannon B.D., Williams R.M., Capasso F., Gmachl C., Sivco D.L., and Cho A.Y. Frequency stabilization of quantum-cascade lasers by use of optical cavities // Optics Letters. 2002. Vol. 24. No. 27.

44. Ganser H., Freeh B., Jentsch A., Murtz M., Gmachl C., Capasso F., Sivco D.L., Baillargeon J.N., Hutchinson A.L., Cho A.Y., and Urban W. Investigation of the spectral width of quantum cascade laser emission near 5.2 mkm by a heterodyne experiment // Optics Communications. 2001. No. 197. pp. 127-130.

45. Freeh B., Constantin L.F., Amy-Klein A., Phavorin O., Daussy C.,

Chardonnet C., and Murtz M. Frequency measurements of saturated-fluorescence-stabilized C02 laser lines: comparison with an 0s04-stabilized C02 laser standard // Appl. Phys. B. 1998. No. 62 17.

46. Gardner F.M. Phaselock techniques. John Wiley & Sons, 2005.

47. Bielsa F., Douillet A., Valenzuela T., Karr J.P., and Hilico L. Narrow-line phase-locked quantum cascade laser in the 9.2 mkm range // Optics letters. 2007. Vol. 12. No. 32. pp. 1641-1643.

48. Borri S., Bartalini S., Galli I., Cancio P., Giuafredi G., Mazzotti D., Castrillo A., Gianfrani L., and Natale P. Lamb-dip-locked quantum cascade laser for comb-referenced IR absolute frequency measurements // Optics Express. 2008. Vol. 15. No. 16.

49. Black E.D. An introduction to Pound-Drever-Hall laser frequency stabilization // Am. J. Phys. 2000. No. 69 (1).

50. Normand E., McCulloch M., Duxbuiy G., and Langford N. Fast, real-time spectrometr based on a pulsed quantum-cascadde laser // Optics Letters. 2003. Vol. 1. No. 28.

51. Li J., Parchatka U., Konigstedt R., and Fischer H. Real-time measurements of atmospheric CO using a continuous-wave room temperature quantum cascade laser based spectrometer // Optics Express. 2012. Vol. 7. No. 20.

52. Nelson D.D., Shorter J.H., Mcmanus J.B., and Zahniser M.S. Sub-part-per-billion detection of nitric oxide in air using a thermoelectrically cooled mid-infrared quantum cascade lase rspectrometer // Appl. Phys. B. 2002. No. 75.

53. P. Hyldgaard J.W.W. Electron-electron scattering in far-infrared quantum cascade lasers // Phys. Rev. B. 1996. No. 53. pp. 6889-6892.

54. Maranovski K.D., Gossard A.C., and Unterrainer K. Far-infrared emission from parabolically graded quantum wells // Appl. Phys. Lett. 1996. No. 69. pp. 3522-3524.

55. Ulrich J., Zobl R., Unterrainer K., and Strasser G. Temperature dependence of far-infrared electroluminescence in parabolic quantum wells // Appl. Phys. Lett. 1999. No. 74. pp. 3158-3160.

56. M. Rochat J.F.M.B.U.O. Electrically pumped Terahertz quantum well sources // Physica E. 2000. No. 7. pp. 44-47.

57. A. Tredicucci F.C.C.G.D.S.A.H.A.A.C. High performance interminiband quantum cascade lasers with graded superlattices // Appl. Phys. Lett. 1998. No. 73. pp. 2101-2103.

58. Wanke M., Capasso F., Gmachl C., and Tredicucci A. Injectorless quantum-cascade lasers //Appl. Phys. Lett. 2001. No. 78. pp. 3950-3952.

59. Kohler R., Tredicucci A., Beltram F., and Beere .H.E. Terahertz semiconductor-heterostructure laser//Nature. 2002. No. 417. pp. 156-159.

60. M. Rochat L.A.H.W.J.F.H.B.G.D.E.L.A.D.R. Low-threshold terahertz quantum-cascade lasers // Appl. Phys. Lett. 2002. No. 81. pp. 1381-1383.

61. Williams B.S., Callebaut H., Kumar S„ and Hu Q. 3.4-THz quantum cascade laser based on longitudinal-optical-phonon scattering for depopulation//Appl. Phys. Lett. 2003. No. 82. pp. 1015-1017.

62. Williams B.S. Terahertz quantum-cascade lasers, nature photonics 2007. No. 1.

63. Hovenier J.N., Adam A.J.L., Kasalynas I., Gao J.R., Klaassen T.O., Baiyshev A., Williams B.S., Kumar S., Hu Q., and Reno J.L. Phase-locking on the beat signal of a two-mode 2.7 terahertz metal-metal quantum cascade laser // Proceedings Symposium IEEE/LEOS Benelux Chapter. Eindhoven. 2006.

64. Lee A.W.M., Williams B.S., Kumar S., Hu Q., and Reno J.L. Tunable terahertz quantum cascade lasers with external gratings // Optics letters. 2010. Vol. 7. No. 35.

65. Kumar S., Qin Q., Chan C.W.I., Hu Q., and Reno J.L. High-temperature

performance and broad continuous tunability of terahertz quantum-cascade lasers // Novel in-Plane Semiconductor Lasers X. 2011.

66. Qin Q., Williams В., Kumar S., Reno J., and Hu Q. Tunning terahertz wire laser // Nature photonics. 2009. No. 3.

67. Adam A.J.L., Kasalynas I., Hovenier J.N., Klaassen Т.О., Gao J.R., Orlova E.E., Williams B.S., Kumar S., Hu Q., and Reno J.L. Beam patterns of terahertz quantum cascade lasers with subwavelength cavity dimensions // Applied Physics Letters. Vol. 15. No. 88. pp. 151105 - 151105.

68. http://www.lsbu.ac.Uk/water/vibrat.html#comp [Электронный ресурс]

69. http://www.trlsys.ru/products_cryo_closed.shtml [Электронный ресурс]

70. Kohen S., Williams B.S., and Hu Q. Electromagnetic modeling of terahertz quantum cascade laser waveguides and resonators // Journal of applied physics. 2005. No. 97. P. 053106.

71. Williams B.S., Kumar S., Hu Q., and Reno J.L. High-power terahertz quantum-cascade lasers // Electronics letters. 2006. Vol. 2. No. 42.

72. Fathololoumi S., Dupont E., Chan C.W.I., Wasilewski Z.R., Laframboise S.R., Ban D., Matyas A., Jirauschek C., Hu Q., and Liu H.C. Terahertz quantum cascade lasers operating up to -200 К with optimized oscillator strength and improved injection tunneling // Optics Express. 2012. No. 20 4. P. 3866.

73. Smirnov D. High Field Magneto-Spectroscopy of Semiconductor and Carbon Based Structures // High Field Magneto-Spectroscopy of Semiconductor and Carbon Based Structures. Нижний Новгород. 2013. Vol. 2. P. 591.

74. Lee A., Qin Q., Kumar S., and Williams B. High-power and high-temperature THz quantum-cascade lasers based on lens-coupled metalmetal waveguides // OPTICS LETTERS. 2007. Vol. 19. No. 32.

75. Q. Hu AL, "Lens coupled quantum cascade laser. United States Patent

Application Publication.Pub No.: US 2010/0002739 Al., 2010.

76. Lu S.L., Schrottke L., Teitsworth S.W., Hey R., and Grahn H.T. Formation of electric ffield domains in GaAs/AlxGal-xAs quantum cascade laser structures 2006. No. 73. P. 033311.

77. Blakemore J.S. Semiconducting and other major properties of gallium arsenide//J Appl. Phys. 1982. Vol. 10. No. 53. P. R123.

78. Cetas T.C., Swenson C.A., and Tilfor C.R. // Phys. Rev. Ser. 2. 1968. Vol. 174. P. 835.

79. Carlson R.O., Slack G.A., and Silverman S.J. Thermal conductivity of GaAs and GaAslzPz laser semiconductors // J. Appl. Phys. 1965. No. 36. pp. 505-507.

80. Williams B.S., Kumar S., Hu Q., and Reno J.L. Operation of terahetz quantum-cascade lasers at 164 К in pulse mode and at 117 К in continuous-wave mode // Optics express. 2005. Vol. 9. No. 13. P. 3331.

81. Vitiello M.S., Scamarcio G., and Spagnolo. Time-resolved measurement of the local lattice temperature in terahertz quantum cascade lasers // Appl. Phys. Lett. 2008. No. 92. P. 101116.

82. Evans C.A., Jovanovic V.D., Indjin D., Ikonic Z., and Harrison P. Investigation of thermal effects in quantum-cascade lasers // IEEE J. Quantum Electron. 2006. No. 42. P. 859.

83. Rogalski A. HgCdTe infrared detector material: history, status and outlook // Re Prog. Phys. 2005. No. 68. pp. 2267-2336.

84. Жолудев MC, "Терагерцовая спектроскопия квантовых ям HgCdTe/ CdHgTe.," Диссертация 2013.

85. Bernevig В.A., Hughes T.L., and Zhang S.C. Quantum spin Hall effect and topological phase transition in HgTe quantum wells // Science. 2006. No. 314. P. 1757.

86. Buttner В., Liu C.X., and Tkachov G. Single valley Dirac fermions in zero-

gap HgTe quantum wells // Nature Physics. 2011. No. 7. pp. 418-422.

87. Квон З.Д., Олыыанецкий Е.Б., Козлов Д.А. Двумерная электронно-дырочная система в квантовой яме на основе HgTe // Письма ЖЭТФ. 2008. Т. 9. №87. С. 588-591.

88. Gusev G.M., Olshanetsk Е.В., and Kvon Z.D. Quantum Hall Effect near the Charge Neutrality Point in a Two-Dimensional Electron-Hole System // Phys. Rev. Lett. 2010. No. 104. P. 166401.

89. Квон З.Д., Ольшанецкий Е.Б., Козлов Д.А. Двумерная электронно-дырочная система в квантовой яме на основе HgTe // Письма в ЖЭТФ. 2008. № 87. С. 588.

90. Yakunin М., Podgornykh S.M., Mikhailov N.N., and Dvoretsky S.A. // Physica E. 2009. Vol. 4. No. 42. P. 948.

91. Yang Z., Yu Z., and Lansari Y. Optical properties of HgTe/CdTe superlattices in the normal, semimetallic, and inverted-band regimes // Phys. Rev. B. 1994. Vol. 12. No. 49. P. 8096.

92. Zhou Y.D. Far-Infrared Detector Based on HgTe/HgCdTe Superlattices // J. Electron. Mater. 2003. Vol. 7. No. 32. P. 608.

93. Grein C.H., Jung H., and Singh D. Comparison of Normal and Inverted Band Structure HgTe/CdTe Superlattices for Very Long Wavelength Infrared Detectors//J. Electron. Mater. 2005. Vol. 6. No. 34. P. 905.

94. Orlita M., Mastalerz K., and Faugeras C. Fine structure of zero-mode Landau levels in HgTe/HgxCdl-xTe quantum wells // Phys. Rev. B. 2011. Vol. 11. No. 83. P. 115307.

95. Poehler Т.О., Apel J.R. Far infrared cyclotron resonance in Hgl-xCdxTe // Phys. Lett.A. 1970. Vol. 4. No. 32a. pp. 268-269.

96. Narita S., Kim R.S., Ohtsuki O., and Ueda R. Far-infrared cyclotron mass of CdxHgl-xTe near the A6 - A8 crossover // Phys. Lett. 1971. Vol. 3. No. 35a. pp. 203-204.

97. Knowles P., Scheider E.E. CYCLOTRON RESONANCE IN Hgl__~Cd~Te AT 337 MICROMETRE IN THE RANGE 77 К — 150 К // Phys. Lett. 1978. No. 65a. P. 166.

98. Goldman J., Drew H.D., Shayegan M., and Nelson D.A. Observation of Impurity Cyclotron Resonance in Hgl-xCdxTe // Phys. Rev. Lett. 1986. No. 56. pp. 968-971.

99. Choi J.В., Drew H.D. Donor spectroscopy in Hgl-xCdxTe at high magnetic fields // Phys. Rev. B. 1990. Vol. 12. No. 41. P. 8229.

100. Алёшкин В.Я., Гавриленко В.И., Иконников A.B., Садофьев Ю.Г., др. и. Циклотронный резонанс в легированных и нелегированных гетероструктурах InAs/AlSb с квантовыми ямами // Физика и техника полупроводников. 2005. Т. 39. № 1.

101. Aleshkin V.Y., Erofeeva I.V., Gavrilenko V.I., Ekonnikov A.V., Kozlov D.V., Kuznetsov O.A., and Veksler D.B. Far IR magnetoabsorption in Ge/GeSi multiple-quantum-well heterostructures // Physica B. 2003. No. 340-342. pp. 840-843.

102. http://www.oxford-instruments.com/products/cryogenic-environments/superconducting-magnet-systems/wet-superconducting-magnets/solenoid-magnets-integra?src=mn [Электронный ресурс]

103. http://www.istpkinw.ru/vakuumnie-generatori-maloy-moshnosti/ [Электронный ресурс]

104. http://www.edinburghpliotonics.com/files/file/teclinical-specifications/FIR%20Series%20Flyer.pdf [Электронный ресурс]

105. http://www.edinburghphotonics.com/ [Электронный ресурс]

106. Larrabee D.C., Khodaparast G., Tittel F.K., Kono J., Scalari G., Ajili L„ Faist J., Beere H., Davies G., Linfield E., et al. Application of terahertz quantum-cascade lasers to semiconductor cyclotron resonance // Optics letters. 2004. Vol. 1. No. 29.

107. Kono J., Lee S.T., Salib M.S., Herold G.S., Petrou A., and McCombe B.D. Optically detected far-infrares resonances in doped GaAs quantum wells // Physical review B. 1995. Vol. 12. No. 52.

108. Aplakov V.M., Chakraborty T. Influence of disorder and a parallel magnetic field on a quantum cascade laser // Applied physics letters. 2001. Vol. 6. No. 78.

109. http://www.hzdr.de/db/Cms?pNid=2367 [Электронный ресурс]

110. Drachenko О., Winnerl S., Schneider H., Helm M., Wosnitza J., and Leotin J. Compact magnetospectrometer for pulsed magnets based on infrared quantum cascade lasers // Review of scientific instruments. 2011. No. 82. P. 033108.

111. Novik E.G., Preuffer-Jeschke A., and Jungwirth T. Band structure of semimagnetic Hgl-yMnyTe quantum wells // Phys. Rev. B. 2005. Vol. 3. No. 72. P. 035321.

112. Burt M.G. The justification for applying the effective-mass approximation to microstructures // J. Phys.: Condens. Matter. 1992. No. 4. P. 6651.

113. Los J., Fasolino A., and Catellani A. Generalization of the k-p approach for strained layered semiconductor structures grown on high-index-planes // Phys. Rev. B. 1996. Vol. 8. No. 53. pp. 4630-4648.

114. Ikonnikov A.V., Zholudev M.S., Spirin K.E., and Lastovkin A.A. Cyclotron resonance and interband optical transitions in HgTe/CdTe(0 1 3) quantum well heterostructures // Semicond. Sci. Technol. 2011. No. 26. P. 125011.

115. Becker C.R., Latussek V., and Preuffer-Jeschke A. Band structure and its temperature dependence for type-Ill HgTe/HgCdTe superlattices and their semimetal constituent//Phys. Rev. B. 2000. No. 62. pp. 10353-10363.

116. Дворецкий С.А., Икусов Д.Г., Квон З.Д. // Автометрия. 2007. № 43. С. 104.

117. Sidorov Y.G., Varanin V.S. // Growth. Cryst. 1996. Vol. 35. No. 20.

118. Kvon Z.D., Danilov S.N., and Mikhailov N.N. Cyclotron resonance photoconductivity of a two-dimensional electron gas in HgTe quantum wells // Physica E. 2008. Vol. 6. No. 40. pp. 1885-1887.

119. Dvoretsky S., Mikhailov N., and Sidorov Y. Growth of HgTe quantum wells for IR to THz detectors // J. Electron. Mater. 2010. No. 39. P. 918.

120. Datta S., Das B. Electronic analog of the electro-optic modulator // Appl. Phys. Lett. 1990. No. 56(7). P. 665.

121. Бычков Ю.А., Рашба Э.И. Свойства двумерного электронного газа со снятым вырождением спектра // Письма в ЖЭТФ. 1984. № 39. С. 6669.

122. Schultz М., Heinrichs F., and Merkt U. Rashba spin splitting in a gated HgTe quantum well // Semicond. Sei. Technol. 1996. Vol. 8. No. 11. P. 1168.

123. Иконнников A.B., Ластовкин A.A., Спирин К.Е., Жолудев М.С., Румянцев В.В., Маремьянин К.В., Антонов A.B., Алёшкин В.Я., Гавриленко В.И., Дворецкий С.А. и др. Терагерцовая спектроскопия узкозонных гетероструктур с квантовыми ямами на основе HgTe/CdTe // Письма в ЖЭТФ. 2010. № 92. С. 11.

124. Квон З.Д., Данилов С.Н., Козлов Д.А., Цот К., Михайлов H.H., Дворецкий С.А., Ганичев С.Д. Циклотронный резонанс дираковских фермионов в квантовых ямах на основе HgTe // Письма в ЖЭТФ. 2011. Т. 94. №11.

125. Schultz М., Merkt U., and Sonntag А. Density dependent cyclotron and intersubband resonance in inverted CdTe/HgTe/CdTe quantum wells // Journal of Crystal Growth. 1998. No. 184/185. P. 1180.

126. Zholudev M., Teppe F., Orlita M., Consejo C., Torres J., Dyakonova N., Czapkiewicz M., Wrobel J., Grabecki G., Mikhailov N., et al.

Magnetospectroscopy of two-dimensional HgTe-based topological insulators around the critical thickness // Phys. Rev. B. 2012. No. 86. P. 205420.

127. Williams R.M., Kelly J.F., Hartman J.S., Sharpe S.W., Taubman M.S., Hall J.L., Capasso F., Gmachl C., Sivco D.L., Baillargeon J.N., and Cho A.Y. Kilohertz linewidth from frequency-stabilized mid-infrared quantum cascade lasers // Optics Letters. 1999. No. 24. pp. 1844-1846.

128. http://www.hzdr.de/db/Cms?pNid=471 [Электронный ресурс]

129. Buttner В., Liu C.X., Tkachov G., Novik E.G., Brune C., Bulimann H., Hankiewicz E.M., Recher P., Trauzettel В., Zhang S.C., and Molenkamp L.W. Sinngle valley Dirac fermions in zero-gap HgTe quantum wells // Nature Physics. Vol. 7. No. 5 418.

130. Danilov S.N., Wittmann В., and Tarasenko S.A. Proc. 18th Int. Sym. "Nanostructures: Physics and Technology" 2010.

131. Антонов A.B., Гавриленко В.И., Иконников А.В., Маремьянин К.В., Ластовкин А.А., Морозов С.В., Ушаков Д.В., Садофьев Ю.Г., Самал Н. Спектры излучения квантовых каскадных лазеров терагерцового диапазона // Известия вузов. Радиофизика. 2009. Т. LII. № 7-8.

132. Kei D.Y., Inkson J.C. Matrix method for tunneling in heterostructures: Resonant tunneling in multilayer systems // Phys. Rev. B. 1988. No. 38. pp. 9945-9951.

133. Kvon Z.D., Danilov S.N., and Kozlov D.A. Cyclotron resonance of Dirac ferions in HgTe quantum wells // JEPT Lett. 2012. Vol. 11. No. 94. pp. 816-819.

134. Maulini R., Dunayevskiy I., Lyakh A., Tsekoun A., Patel C.K.N., Diehl L., Pflugl C., and Capasso F. Widely tunable high-power external cavity quantum cascade laser operating in continuous-wave at room temperature // Electronics letters. Vol. 2. No. 45.

135. Спирин К.Е., Иконников A.B., Ластовкин A.A. // Письма ЖЭТФ. 2010. № 92. С. 65.

I

>